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10.氮氧化物废气是一种毒性很大的黄烟,不经治理通过烟囱排放到大气中,对生态环境和人类健康带来较大的威胁.工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx(NO和NO2的混合物,假设不含N2O4),常见处理法有:
(1)可用氨催化吸收法处理NOx,反应原理如下:4xNH3+6NOx$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$(2x+3)N2+6xH2O
某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置如图1

①装置A中发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O.
②装置D中碱石灰的作用是除去气体中含有的水蒸气.
(2)用Na2CO3溶液吸收法处理NOx
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应.
NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2    (Ⅰ)
2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2 (Ⅱ)
①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,x的值不可能是D(填字母).
A.1.9   B.1.7   C.1.5    D.1.3
②用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx,每产生22.4L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44g,则NOx中的x值为1.875.
(3)用固体氧化物电解池通过电解方式分解NOx.当以Pt作电极时,固体氧化物电解池还原NO示意图如图2.
298K时,有关实验数据如下,(化学反应消耗的电能占总电能的80%)

实验序号B极气体电路中通过电子消耗总电能生成N2
实验1NO1mola KJ0.25mol
实验2NO和空气
(不考虑NO2
1mola KJ0.09mol
(实验所得数据均为多次平行试验的平均值)
①根据实验组1数据,NO分解的热化学方程式2NO(g)=N2(g)+O2(g)△H=+3.2akJ•mol-1
②实验组2明显比实验组1生成的N2少,其原因用电极反应式表示为O2+4e-=2O2-或2NO2+8e-=4O2-+N2

分析 (1)用A装置制取氨气,B装置制取氮氧化物,C装置中氨气和氮氧化物充分混合均匀,通过D干燥气体,E装置中氮氧化物和氨气在催化剂、加热条件下反应生成氮气,浓硫酸具有酸性和吸水性,能吸收碱性气体和水蒸气;
 ①在加热条件下,氯化铵和氢氧化钙反应生成氨气;
②碱石灰具有吸水性;
(2)①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,则n(NO2)≥n(NO);
②利用差量法计算NO、NO2的物质的量,再根据平均摩尔质量法计算x值;
(3)①生成0.25mol氮气放出的热量为0.8akJ,则生成1mol氮气放出的热量为3.2kJ,据此书写热化学方程式;
②氧气或二氧化氮分解需要消耗能量.

解答 解:(1)用A装置制取氨气,B装置制取氮氧化物,C装置中氨气和氮氧化物充分混合均匀,通过D干燥气体,E装置中氮氧化物和氨气在催化剂、加热条件下反应生成氮气,浓硫酸具有酸性和吸水性,能吸收碱性气体和水蒸气;
 ①在加热条件下,氯化铵和氢氧化钙反应生成氨气,反应方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O,
故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O;
②碱石灰具有吸水性,所以D装置作用是除去气体中含有的水蒸气,故答案为:除去气体中含有的水蒸气;(2)①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,则n(NO2)≥n(NO),当n(NO2):n(NO)=1时x值最小,x最小值为$\frac{2+1}{2}$=1.5,因为混有NO,所以x最大值<2,故x的取值范围为1.5≤x<2,所以x的值不可能是1.3,故选D;
②设由NO2和纯碱反应产生CO2为amol,
由NO和NO2与纯碱反应产生的CO2为bmol,
 2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2   质量增加
                        1mol△m=48g
                        amol    48ag
 NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2 质量增加
                     1mol△m=32g
                     bmol     32bg,
$\left\{\begin{array}{l}{a+b=1}\\{48a+32b=44}\end{array}\right.$
解得a=0.75mol,b=0.25mol,
n(NO2)=0.75mol×2+0.25mol=1.75mol
n(NO)=0.25mol
x=$\frac{0.25mol×1+1.75mol×2}{0.25mol+1.75mol}$=1.875,
故答案为:1.875;
(3)①生成0.25mol氮气放出的热量为0.8akJ,则生成1mol氮气放出的热量为3.2kJ,所以其热化学方程式为:2NO(g)=N2(g)+O2(g)△H=+3.2akJ/mol,
故答案为:2NO(g)=N2(g)+O2(g)△H=+3.2akJ/mol;
②氧气或二氧化氮分解需要消耗能量,导致消耗相同的能量时生成氮气的物质的量较少,电极反应式为:O2+4e-=2O 2-或2NO2+8e-=4O2-+N2
故答案为:O2+4e-=2O 2-或2NO2+8e-=4O2-+N2

点评 本题以氮氧化物为载体考查了物质间的反应,明确物质的性质是解本题关键,难点是(2)题的计算及(3)题电极反应式的书写,注意原子守恒的灵活运用,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:实验题

3.硫酸铁铵[aFe2(SO43•b(NH4)2SO4•cH2O]广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等.某化工厂以硫酸亚铁(含少量硝酸钙)和硫酸铵为原料,设计了如图工艺流程制取硫酸铁铵.

请回答下列问题:
(1)硫酸亚铁溶液加H2SO4酸化的主要目的是增大溶液中SO42-浓度,将Ca2+转化为沉淀同时抑制Fe2+水解.
(2)下列物质中最适合的氧化剂B是b.
a.NaClO        b.H2O2    c.KMnO4    d.K2Cr2O7
(3)操作甲的名称是:甲冷却结晶.
(4)上述流程中,氧化之后和加热蒸发之前,需取少量硫酸(填试剂的化学式)检验Fe2+是否已全部被氧化加入铁氰化钾溶液若生成蓝色沉淀,可说明含有亚铁离子;
(5)称取14.00g所得样品,将其溶于水配制成100mL溶液,分成两等份,向其中一份中加入足量NaOH溶液,过滤洗涤得到2.14g沉淀;向另一份溶液中加入0.05mol Ba (NO32溶液,恰好完全反应.则该硫酸铁铵的化学式为Fe2(SO43•2(NH42SO4•2H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.进行硫酸铜晶体结晶水含量的测定实验中需要进行多次加热、冷却、称量,其中称量操作至少进行(  )
A.5次B.4次C.3次D.2次

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.某研究小组为了制备Na2S2O3,做了如下实验:已知Na2S2O3易溶于水,遇酸易分解.
I.实验原理:Na3SO3(aq)+S(s)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3(aq)

Ⅱ.实验装置:如图1所示,有关物质的溶解度曲线如图2所示:
Ⅲ.实验步骤:
(1)检查装置气密性,按图1所示加入试剂,其中装置D的作用是吸收过量的SO2尾气,防止污染环境.写出C装置中发生的化学方程式:SO2+Na2CO3+S=Na2S2O3+CO2
(2)打开K1、关闭K2,向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸并加热.C中混合液被气流搅动,反应一段时间后,硫粉的量逐渐减少.
(3)当C中溶液的pH接近7时,打开K2、关闭K1并停止加热.
(4)将C中为40℃含50g水的饱和Na2S2O3•5H2O,可得Na2S2O3•5H2O62g.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.NaCN为剧毒无机物.某化学兴趣小组查阅资料得知,实验室里的氰化钠溶液可使用硫代硫酸钠溶液进行统一解毒销毁,他们开展了以下三个实验,根据要求回答问题:
实验Ⅰ.硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3?5H2O)的制备
已知Na2S2O3•5H2O对热不稳定,超过48℃即开始丢失结晶水.现以亚硫酸钠、硫化钠和碳酸钠等为原料、采用下述装置制备硫代硫酸钠,反应原理为:
①Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2
②Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S
③2H2S+SO2=3S↓+2H2O
④Na2SO3+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3
(1)将硫化钠和碳酸钠按反应要求的比例一并放入三颈烧瓶中,注入150mL蒸馏水使其溶解,在蒸馏烧瓶中加入亚硫酸钠固体,在分液漏斗中注入C(填以下选择项的字母),并按如图安装好装置,进行反应.
A.稀盐酸      B.浓盐酸      C.70%的硫酸      D.稀硝酸
从以上反应可知Na2S 与Na2CO3的最佳物质的量比是2:1.
(2)pH小于7即会引起Na2S2O3溶液的变质反应,会出现淡黄色混浊.反应约半小时,当溶液中pH接近或不小于7时,即可停止通气和加热.如果SO2通过量,发生的化学反应方程式为Na2S2O3+SO2+H2O=2NaHSO3+S↓.
(3)从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3?5H2O的歩骤为

为减少产品的损失,操作①为趁热过滤,其目的是趁热是为了防止晶体在过滤的过程中在漏斗中析出导致产率降低,过滤是为了除去活性炭、硫等不溶性杂质;
操作②是蒸发浓缩,冷却结晶;操作③是抽滤、洗涤、干燥.
Ⅱ.产品纯度的检测
(1)已知:Na2S2O3?5H2O的摩尔质量为248g/mol;2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6.取晶体样品ag,加水溶解后,滴入几滴淀粉溶液,用0.010mol/L碘水滴定到终点时,消耗碘水溶液vmL,则该样品纯度是$\frac{0.496v}{a}$%
Ⅲ.有毒废水的处理
化学兴趣小组的同学在配备防毒口罩,橡胶手套和连衣式胶布防毒衣等防护用具以及老师的指导下进行以下实验:
向装有2ml0.1mol/L 的NaCN溶液的试管中滴加2ml0.1mol/L 的Na2S2O3溶液,两反应物恰好完全反应,但没有明显实验现象,取反应后的溶液少许滴入盛有10ml0.1mol/L FeCl3溶液的小烧杯,溶液呈现血红色,请写出Na2S2O3解毒的离子反应方程式CN-+S2O32-=SCN-+SO32-

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.实验室通常用无水乙醇和浓硫酸加热到170℃制取乙烯,反应方程式为:CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2↑+H2O.若温度过高或加热时间过长,制得的乙烯往往混有CO2、SO2、H2O(g).

(1)试用如图所示的装置设计一个实验,验证制得的气体中含有杂质气体:二氧化碳,二氧化硫和水蒸气,按气流的方向,各装置的连接顺序是④②①③
(2)实验时若观察到:①中A瓶中溶液褪色,B瓶中溶液颜色逐渐变浅,C瓶中溶液不褪色,则B瓶的作用是除去或吸收SO2,C瓶的作用是检验SO2是否除尽.
(3)若气体通过装置③中所盛溶液时,产生白色沉淀,它可以用来验证的气体是CO2
(4)装置②中所加的试剂名称是无水硫酸铜.
(5)乙烯在一定条件下能制得聚乙烯,写出相应的化学反应方程式:
(6)某同学做此实验时发现装置④存在的不妥之处是:发生装置④中缺少温度计.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

2.肼(N2H4)与N2O4,是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂.
(1)已知2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(l)△H=-1225kJ.mol-1
 化学键 N-H N-N N≡N O-H
 键能(kJ.mol-1 390 190 946 460
则使1mol N2O4 (l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是1793kJ.
(2)800℃时,某密闭容器中存在如下反应:2NO2(g)?2NO(g)+O2(g)△H>0,若开始向容器中加入1mol/L的NO2,反应过程中NO的产率随时间的变化如下图曲线Ⅰ所示.

①请在图中绘制出在其它条件与反应I相同时,反应在820℃时进行,NO的产率随时间的变化曲线.
②800℃时,若开始时向容器中同时加入1mol/L NO、0.2mol/L O2、0.5mol/L NO2,则v(正)>v(逆)(填“>”或“<”或“=”或“无法确定”).
(3)己知N2O4(g)?2NO2(g)△H=+57.20 kJ/mol,t时,将一定量的NO2、N2O4,充人一个容器为2L的恒容密闭容器中,两种物质的浓度随时间变化关系如表所示:
时间/min 0 5 10 15 20 25 30
 c(X)/(mol/L) 0.2 c 0.6 0.6 1.0 c1 c1
 c(Y)/(mol/L) 0.6 c 0.4 0.4 0.4 c2 c2
①该反应的平衡常数K=0.9.
②前10min内用NO2表示的反应速率为0.04mol/(L.min),20min时改变的条件是增大NO2的浓度;重新达到平衡时,NO2的百分含量b(填选项前字母).
a.增大    b.减小    c.不变    d.无法判断.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

19.以下是某同学测定硫酸钠晶体中结晶水含量的实验方案.
实验用品:硫酸钠晶体试样、研钵、干燥器、坩埚、三脚架、泥三角、玻璃棒、药匙、托盘天平.
实验步骤:
①准确称量一个干净、干燥的坩埚;
②在坩埚中加入一定量的硫酸钠晶体试样,称重,将称量过的试样放入研钵中研细,再放回到坩埚中;
③将盛有试样的坩埚加热,待晶体变成白色粉末时,停止加热;
④将步骤③中的坩埚放入干燥器,冷却至室温后,称重;
⑤将步骤④中的坩埚再加热一定时间,放入干燥器中冷却至室温后称量.重复本操作,直至两次称量结果不变;
⑥根据实验数据计算硫酸钠晶体试样中结晶水的质量分数.
分析该方案并回答下面问题:
(1)完成本实验还需要的实验用品是坩埚钳、酒精灯;
(2)指出实验步骤中存在的错误并改正:步骤②有错误,应先将试样研细,后放入坩埚称重;
(3)硫酸钠不能放置在空气中冷却的原因是因硫酸钠放置在空气中冷却时,会吸收空气中的水分;
(4)步骤⑤的目的是保证样品中的结晶水已经全部脱去;
(5)下面的情况有可能造成测试结果偏高的是BDF(填序号).
A.试样中含有加热不挥发的杂质
B.试样中含有加热易挥发的杂质
C.测试前试样已有部分脱水
D.实验前坩埚未完全干燥
E.晶体加热脱水不完全
F.加热时晶体溅出.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

20.下面的框图是测定CuSO4•xH2O中结晶水含量的实验流程.
(1)填写流程中空白的操作名称:(操作II)和 (操作IV)

(2)其加热装置正确的是A(填编号)

(3)重复操作II、III、IV,直到连续两次称量结果相差不超过0.001g.
(4)现有坩埚、研钵、三角架、泥三角、玻璃棒、干燥器、钥匙、酒精灯(火柴)、硫酸铜晶体样品等试验用品,还缺少的实验用品是天平
操作III必须要在干燥器中(填仪器名称)进行.
(5)以下胆矾结晶水含量的测定操作正确的是C
(A)加热时,晶体溅出坩埚,再加些胆矾
(B)加热时,先用小火,后用大火加热至最后
(C)加热时,不断用玻璃棒搅拌
(6)若实验测得的硫酸铜晶体中结晶水含量偏高,可能的原因有B(选填编号,下同),若实验测得的硫酸铜晶体中结晶水含量偏低,可能的原因有AC.
A.晶体未完全变白就停止加热   
B.加热过程中有少量晶体溅出
C.加热后在空气中自然冷却.

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